[发明专利]激光切割机

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种激光切割机，具体涉及一种兼容薄壁管材干切和湿切工艺的激光切割机。

背景技术

激光切割技术由于具有减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量的优点，被广泛应用于金属和非金属材料的加工中，而激光切割加工也渐渐有取代传统刀具的趋势。

激光微加工由于加工效率高、切割残渣少、非接触加工、易实现加工过程的自动化等特点，因而成为薄壁管材加工的主要方法。在薄壁管材激光加工中湿切工艺通常在小零件切割中有优势，因为微小尺寸的金属零件在切割过程中会快速产生热量，湿切在保持热影响区温度最小方面具有重要作用，同时湿切导入的冷却水在工件表面会产生一层很薄的水膜，落在薄膜上的颗粒很快冷却并无法粘结在工件的表面，避免切割中的污染。

而在加工大尺寸零件时干切加工可以提高加工速度，而且也不存在湿切加工时产生污水需要过滤分离的环节，能够节省加工成本。但是无论是何种工艺都需要根据具体的加工要求选择。

在激光切割大管径的管材时，小区域过热带来的影响不大。但是，很多应用中需要切割微小管径的管材，（管径一般小于5mm）在激光加工过程中会快速产生热量，零件的热扩散会产生热损伤，无论是热影响区、融化区域、重铸，还是渣滓，都改变了微结构。零件热影响区域危害了零件的完整性，进而明显降低了加工产量。

一般激光微加工工艺有干切和湿切两种工艺，干切工艺是将辅助气体吹在激光与材质作用区域,用于去除切口的碎渣并冷却激光作用区。湿切通常在小零件切割中有优势，因为小的金属零件在切割过程中会快速产生热量，湿切在保持热影响区温度最小方面具有重要作用，尤其是因为特扩散导致的温度增加，湿切能帮助维持工件中最佳的热管理。同时由于熔化及凝结后的材料仍残留在切口及切割表面。为了消除它们，有限气压的辅助气流通常在激光束附近被生成。但是，这一气流并不十分有效，因为仅有一小部分的气体穿透进入切口。除了切口附近的碎屑，还有熔化颗粒以及蒸发材料在表面的沉积。而引入高压水到切割点，在工件表面会产生一层很薄的水膜。落在薄膜上的颗粒很快冷却并无法粘结在工件的表面。导水方式的具体实现：相比于干切工艺，湿切工艺多了导水环节，需要向切割点位置导入冷却水。

CN202006338U公开一种高功率激光切割机和导光系统领域，尤其是水冷激光切割头，其包括水冷聚焦镜内筒、水冷聚焦镜外套，水冷聚焦镜内筒、水冷聚焦镜外套之间通有冷却水，聚集镜及其保护片安装在水冷聚焦镜内筒中，所述水冷聚焦镜内筒的激光输出端安装有纵向截面呈两端小、中间大的双锥形吹气套，在吹气套的上锥部外侧表面上设置有进气接头。

 CN1827282公开了一种用于CO₂数控激光切割机的数控激光切割头及其制造方法。数控激光切割头包括水冷组件，所述水冷组件的上、下部分均是整体式环形冷却水道结构，其环形冷却水槽是一次性机械加工成型的；采用以上技术使数控激光切割头在使用时气压与光能量的损耗小、聚焦效果好、密封性好、被切割的板材厚度更大、板材利用率高，并具有高强度、高耐压性和高导热性。

现有技术中的激光切割机都不能把干湿切割两种工艺结合起来，本发明提出一种适用于管材激光加工，能够同时兼容干切和湿切两种加工工艺的加工装置。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在薄壁管材激光加工时只能干切或者只能湿切，不能同时兼容两种加工工艺的问题。本发明提供一种激光切割机，采用该激光切割机能够同时兼顾干切和湿切两种加工工艺，而且在两种加工工艺之间切换，不需其他的设备和装置，具有简单方便的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种激光切割机，包括加工模块、接料模块、二维运动平台、吸尘模块和水循环模块；二维运动平台包括直线轴1和旋转轴2，旋转轴2安装在直线轴1的滑轨上，旋转轴2通过管材夹具4夹住管材3高速旋转，同时沿着直线轴2运动，旋转轴2为中空结构，管材3一端放入旋转轴2中；加工模块位于旋转轴2上部，包括激光发生器5和喷嘴6；接料模块位于喷嘴6下方，由密封腔7和落料盒9组成，吸尘模块由吸尘器和吸尘管组成，吸尘管通过法兰与密封腔7上的吸尘管安装孔8连接；水循环模块包括集水管10、污水过滤装置11、加压水泵12导水机构13，集水管10一端连接落料盒9，另一端连接污水过滤装置11，污水过滤装置11连接加压水泵12，导水机构进水口和加压水泵12相连，导水管和管材3连接。

上述技术方案中，优选的技术方案接料模块尾部的吸尘管安装孔8配有密封堵头，